液体アルゴン三次元飛跡検出装置を用いた世界協力による物質優勢宇宙創成の謎への挑戦

利用液氩三维轨迹探测设备全球合作挑战物质主导的宇宙诞生之谜

• 批准号: 17H01134
• 负责人: 長谷川 琢哉
• 金额: $ 28.7万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H01134/
• 关键词: 液体アルゴン三次元飛跡検出装置; 物質優勢宇宙創成の謎; レプトンのCP対称性; ニュートリノの質量階層性; 陽子崩壊; 物質優勢宇宙総勢の謎; レプトンのＣＰ対称性

物質優勢宇宙創成の謎への挑戦を行うため、巨大液体アルゴン三次元飛跡検出装置(LAr-TPC)を用いた Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) が始動した。DUNEでは 1)1,300km以上の長基線、2)水相当3,000m以上の大深度地下に設置される25kt以上のLAr-TPC、3)1MW以上の出力を持つ大強度陽子加速器により生成される大強度ニュートリノビーム、4)生成直後のニュートリノの素性を把握するための前置測定装置、5)加速器ビームによる性能実証機能・較正機能を備えた 1kt LAr-TPC、を用意し、長基線ニュートリノ研究(レプトンのCP対称性の破れの探索とニュートリノ質量階層性の決定)と陽子崩壊現象探索研究を行う。本研究では、1kt LAr-TPC の実現及び性能実証により、長基線ニュートリノ研究と陽子崩壊探索の信頼性をゆるぎなきものとすることを目的としている。これまでに、電離電子信号読み出し電極、電離電子信号用エレクトロニクス、光検出装置について、試作、最終仕様決定がなされ、各々、必要量の作成と個別性能確認が行われ、測定装置組み込み前統合試験を経て、1kt LAr-TPC への組み込みが行われた。組み込み後には、1kt LAr-TPC 全体システムの統合試験、宇宙線を使用した動作試験が開始されている。1kt LAr-TPC 測定装置を長期安定稼働するうえで不可欠な高電圧印加装置の放電不安定性除去を目的とした測定装置再調整も実施され、加速器・宇宙線による測定装置性能評価が行われている。

为了挑战创建材料主导的宇宙的奥秘，已经推出了使用巨型液体氩气三维轨道检测装置（LAR-TPC）的深层中微子实验（Dune）。沙丘将准备1）长的基线超过1,300 km，2）超过25 kt的LAR TPC，地下位于地下，深度为3,000 m，相当于水的深度，3）高强度中微子束由高强度的高强度Proton加速器产生，具有超过1 MW的输出的高度超过1 M Neutos的高度较高的设备。性能演示和校准功能使用加速器束，并将进行长期的基线中微子研究（搜索断裂CP对称性并确定中微子质量层次结构）和质子衰减现象搜索。这项研究旨在通过实现和证明1KT LAR-TPC的性能来确保长基线中微子研究和质子衰减搜索的可靠性。到目前为止，已经针对电离电子信号读数电极，电离电子信号的电子设备和光电探测器设备制定了原型和最终规格，并且已经创建了每个必需的量并确认了个体性能，并且在将1KT LAR-TPC纳入了1KT LAR-TPC之前，已经进行了集成测试。集成后，开始使用宇宙射线进行1KT LAR-TPC总体系统和操作测试的集成测试。还重新调整了1KT LAR-TPC测量设备，以消除高压施用设备的排放不稳定性，这对于测量设备的长期稳定操作至关重要，并且使用加速器和宇宙射线对测量设备的性能进行评估。

项目成果

Measurement of the single p 0 production rate in neutral current neutrino interactions on water

水中中微子相互作用中单个p 0 产生率的测量

• DOI: 10.1103/physrevd.97.032002
• 发表时间: 2018
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Abe K

First measurement of the charged current \bar{\nu_\mu} double differential cross section on a water target without pions in the final state

在最终状态下没有π介子的水目标上带电电流 ar{ u_mu} 双微分横截面的首次测量

• DOI: 10.1103/physrevd.102.012007
• 发表时间: 2020
• 期刊: Phys.Rev.D
• 作者: K.Abe;T.Ishida;Y.Oyama et al.
• 通讯作者: Y.Oyama et al.

Measurements of \bar{\nu_\mu} and \bar{\nu_\mu} + \nu_\mu charged-current cross-sections without detected pions nor protons on water and hydrocarbon at mean antineutrino energy of 0.86GeV

在平均反中微子能量为 0.86GeV 的情况下，在水和碳氢化合物上测量 ar{ u_mu} 和 ar{ u_mu} u_mu 带电电流横截面，未检测到介子或质子

• DOI: 10.1093/ptep/ptab014
• 发表时间: 2021
• 期刊: Prog.Theor.Exp.Phys.
• 作者: K.Abe;T.Ishida;Y.Oyama et al.
• 通讯作者: Y.Oyama et al.

Characterization of nuclear effects in muon-neutrino scattering on hydrocarbon with a measurement of final-state kinematics and correlations in charged-current pionless interactions at T2K

• DOI: 10.1103/physrevd.98.032003
• 发表时间: 2018-02
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: K. Abe;J. Amey;C. Andreopoulos;L. Anthony;M. Antonova;S. Aoki;A. Ariga;Y. Ashida;Y. Azuma-Y.

First combined measurement of the muon neutrino and antineutrino charged-current cross section without pions in the final state at T2K

首次联合测量 T2K 终态无 π 介子的 μ 中微子和反中微子带电电流截面

• DOI: 10.1103/physrevd.101.112001
• 发表时间: 2020
• 期刊: Phys.Rev.D
• 作者: K.Abe;T.Ishida;Y.Oyama et al.
• 通讯作者: Y.Oyama et al.